过程参数检测及仪表课程设计报告

课程设计(综合实验)报告
( 2014 -- 2015 年度第 1 学期)
名称：过程参数检测及仪表
题目：第二类命题的计算
院系：控制与计算机工程学院班级：
学号：
学生姓名：
指导教师：
设计周数：1周
成绩：
日期：2013 年 01 月 15 日
一、课程设计题目与要求
1.通过本次课程设计，加深自己对课程中理论基础的理解，掌握设计过程参数检测系统
基本思路、设计手段以及设计方法。

2.掌握节流变压降流量测量系统的组成，各部分功能以及节流装置的计算。

3.掌握标准节流装置第二类命题的设计与计算。

4.能根据实际工程情况设计合理的流量检测系统。

二、设计正文
（一）、设计题目
（二）、题中所用参数名称如下：
C ：节流装置流出系数 Ks ：相对粗糙度 E ：孔板厚度 e ：圆筒形厚度 β：直径比 d ：孔板开孔直径 ε：流束膨胀系数
（三）、求工作状态下各介质参数。

根据介质工作状态下的绝对压力1p =13.2+0.1=13.3MPa 和温度t=550°C ，查表得 密度1ρ=37.296 kg/m 3
，动力粘度1η=31.229*10
6
-Pa ·s ，等熵指数κ=1.30。

1. 求工作状态下管道直径。

根据管道材料12CrMoV 和工作温度550°C ，查表得
管道材料线膨胀系数D λ=3.65*10
6
-1/°C 。

计算D t ：
20D D [1t 20
]t D λ=+-（） =221*[1+13.65*106-*(550-20)] =222.60mm 2. 计算常用流量下的雷诺数Re D 。

Re D =
4mch
t q D ηπ
=4*200*10^3/(3600*222.60*10^-3*31.229*10^-6*π)=10.175468*10 3. 选定差压计类型和量程。

差压计量程上限：max p ∆=3*y ω∆=3*6=18kPa 。

选取最靠近的差压系列值
取max p ∆ =16kPa 。

差压计类型：EJA130A 谐振式差压变送器。

EJA130A 谐振式差压变送器,其量程范围为1～100kPa ，耐静压为32MPa ，变送器差压量程调整在0~21*103
Pa 。

流量指示仪表的刻度上限流量是有规定的，即为1，1.25，1.6，2，2.5，3.2，4，5，6.3，8*10n
，其中n 为正或负整数。

本例最大流量为220t/h,所以流量计流量刻度上限q max m 定为250t/h 。

验算:
，符合规定。

4. 计算常用流量下的压差值。

△P ch =△P max 2
max mch m q q ⎛⎫ ⎪⎝⎭
=16*103*(200000/250000)^2=10.24*103
Pa;
3max 6
116100.00120.2513.310p p ∆⨯==<⨯
5. 迭代计算β值和ｄ值。

1)
将流量公式24
mch t
q D π
β=
形成一不 变量A
，即：3
1.632821A =
== 1
10.999230p
p τ∆=-
= 2) 设01C =和01ε=。

3) 根据公式
11
n n n A X C ε--=
1/4
221n n n X X β⎛⎫= ⎪
+⎝⎭
ε=
0.5
6
0.5100.99650.00653Re D C β⎛⎫=- ⎪⎝⎭
n n n n A X C δε=-
进行迭代计算，从3n =起，n X 用快速弦截法公式 12
11
12
n n n n n n n X X X X δδδ-------=--
进行迭代计算，精度判别公式为/n n E A δ=，设判别条件为5110n E -≤⨯，则n X 、
n β、n C 、n ε、n δ、n E 的结果列于下表中：
当3n =时，求得的E 小于预定精度，因此得
30.924403ββ==
30.994532C C ==
4） 求t d ，得
222.600.924403205.77t t d D mm β==⨯=
6. 验算压力损失。

32.47210ch ch p p Pa
δ=-⨯ ch p δ为引用误差，此处ch p δ不合理。

分析压力损失不合格原因并重新选取参数。

ch p δ为负值，即β值过大，即X 过大，即A 过大，即p ∆过小，即max p ∆过小，即y ω∆
过小，本题给出的y ω∆=6kPa ，比较小。

重新选取参数max 3.521y p kPa ω∆=⨯∆=，并向上圆整到25kPa ，重新迭代计算，得
3
max 625100.001880.2513.310
p p ∆⨯==<⨯，符合规定。

1.306257A =
0.998797τ=
01C =
01ε=
3
0.994566
C C
==
3
0.892317
ββ
==
198.63
t
d mm
=
2.1395
ch
p kPa
δ=-
任然不符合规定。

分析原因，
y
ω
∆过小，无法满足符合所给参数的节流装置。

7.验算流量。

m t
q d
=
0.997950198.63200000.80/
kg h
⨯=
8.确定
20
d。

喷嘴材料为1Cr18Ni9Ti，查表得6
18.210
d
λ-
=⨯，则
()()
206
198.63
196.73
120118.21055020
t
d
d
d mm
t
λ-
===
+-
⎡⎤⎡⎤
+⨯-
⎣⎦⎣⎦
9.确定安装位置。

10.计算流量测量不确定度。

对于标准喷板，由于0.6
β>，则
/(20.4)%(20.8923170.4)% 1.384634% C
C
δβ
=±-=±⨯-=±
61/2(/)%216000/(13.310)%0.002406%p p εδε=±∆=±⨯⨯=±
设/0.1%D D δ=±，/0.05%d d δ=±，选定的差压变送器为0.075级，则
2121()=0.075%250000.078125%3316000
p
p p δ∆=⨯⨯⨯⨯⨯=∆∆差压计允许绝对误差 假设温度，压力的测量不确定度为1%±，则/1%ρδρ=±。

所以，总不确定度为
1/2
2222222244422111144m
q p C d D
m q C D d p ρεδδδδδδδβεββρ∆⎡⎤⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫=±+++++⎢⎥ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪--∆⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎣⎦
()1/2
2242224422
20.89231721.3846340.0024060.110.89231710.892317%110.050.078125441.53733%
⎧⎫⎛⎫⨯⎛⎫
++⨯+⎪⎪ ⎪ ⎪⎪⎪--⎝⎭⎝⎭=±⎨⎬
⎪⎪⨯+⨯+⎪⎪⎩⎭
=±
三、 课程设计总结
这次《过程参数与仪表检测》的课程设计，使我加深了对课程所学知识的理解，掌握了仪表的基本设计方法和设计步骤。

在本次课程设计中，我完成了标准节流装置的第二类命题的设计计算。

整个设计过程中，帮助我对节流件的各参数的选取，以及计算过程做了一次回顾巩固，并且通过对节流件和差压计的选取，让我对各种节流件和差压计有了更形象的认识，收获丰富。

在计算方面，为了能够更好地理解整个计算过程，我采用了手动计算的方法，也深刻的理解到了各参数的精确度对整个结果的影响。

但是很遗憾，由于给出的数据问题，最终没有得出管道的安装位置参数，在下次的设计中会继续努力，做到最好。